Возбудители анаэробных инфекций СПб. ГУ 2014 План

Возбудители анаэробных инфекций СПб. ГУ 2014

План лекции n 1. Особенности анаэробных инфекций n 2. Отличие анаэробных и аэробных МО n 3. Классификация МО по степени толерантности к О 2 n 4. Клинически значимые анаэробные МО n 5. Характеристика Рода Clostridium n 6. Возбудители газовой гангрены n 7. Вид C. perfringens n 8. Вид C. botulinum n 9. Ботулотоксин n 10. Вид Clostridium tetani

Газовая гангрена - некроз мягких тканей

Вопрос 1. Особенности анаэробных инфекций n Анаэробная инфекция – эндогенная и экзогенная инфекция, обусловленная развитием анаэробных микроорганизмов

Разновидности анаэробных инфекций n Экзогенная (раневая) анаэробная инфекция развивается при попадании в макроорганизм при травмах и ожогах анаэробных споровых микроорганизмов из внешней среды. n Эндогенная анаэробная инфекция возникает в результате проявления патогенных свойств анаэробными микроорганизмами, входящими в состав нормальной микрофлоры человека.

Вопрос 2. Отличие анаэробных и аэробных МО n Анаэробы: чувствительны к действию активных n n форм кислорода погибают в присутствии свободных радикалов кислорода нет ферментов цитохромной цепи (супероксиддисмутазы (СОД), каталазы) могут использовать в качестве питательных субстратов органические вещества (углеводы и белки), но в отсутствие кислорода свойственно брожение или бескислородный тип дыхания

Ферменты цитохромной цепи (СОД, каталаза) 2 О 2 - +Н 2 СОД Н 2 О 2 + О 2 ↑ 2 Н 2 О 2 каталаза 2 Н 2 О+О 2↑

Типы брожения и бескислородного дыхания n Брожение: n маслянокислое, n молочнокислое, n пропионовокислое и др. ; n Бескислородный тип дыхания: n сульфатный, нитратный n в этих случаях акцептором ĕ служит не О 2 (как при кислородном дыхании), а сульфаты или нитраты.

Вопрос 3. Классификация анаэробов по степени толерантности к О 2 n 1. Строгие (облигатные) анаэробы – погибают в течение 1 мин при наличии в среде свободных радикалов О 2. Не растут, если среда содержит 0, 5% О 2 (напр. метановые бактерии). n 2. Аэротолерантные микроорганизмы – выдерживают 1 час при концентрации О 2 0, 1% (напр. Clostridium perfringens).

продолжение n n 3. Умеренные анаэробы или микроаэрофилы. Выживают при содержании О 2 2 -8%, когда О 2 меньше, а СО 2 больше 5 -10%. (напр. р. Brucella). n 4. Факультативные анаэробы – растут в присутствии О 2 и без него. Для устранения свободных радикалов О 2 включают систему цитохромной цепи, образуется каталаза и СОД (напр. все энтеробактерии). n 5. Аэробы – только кислородное дыхание (напр. Bacillus, Leptospira).

Вопрос 4. Анаэробные микроорганизмы, имеющие клиническое значение Бактерии Bacteroides fragilis Bacteroides Расположение в организме хозяина Гр (-) палочки толстая кишка Споры ротовая полость - толстая кишка, ротовая полость - - melaninogenicus Fusobacterium

Гр (+) палочки Actinomyces Lactobacillus ротовая полость толстая кишка, вагина - Bifidobacterium Propionibacterium Eubacterium толстая кишка Кожа ротовая полость, толстая кишка - Arachnia ротовая полость, толстая кишка - Clostridium ротовая полость, толстая кишка, вагина +

Гр (-) кокки Veillonella ротовая полость, толстая кишка -

Гр (+) кокки Peptococcus ротовая полость, толстая кишка - Peptostreptococcus ротовая полость, толстая кишка -

Вопрос 5. Характеристика Рода Clostridium n Заболевания: газовая гангрена, столбняк, ботулизм, псевдомембранозный энтероколит, некротический энтерит n Нормальная микрофлора: ротовая полость, ЖКТ, вагина n Выделяют: 30 видов при ранениях, ожогах, ампутациях и операциях

Род Clostridium (150 видов) 1. C. perfringens – выявляют в 80% случаев 2. C. tetani 3. C. botulinum 4. C. septicum 5. C. sordellii 6. C. novyi 7. C. difficile

Смешанные анаэробные инфекции n ПОЛИКУЛЬТУРЫ: n смесь клостридий разных видов n клостридии и неспорообразующие анаэробы n неспорообразующие анаэробы и факультативные анаэробы

Морфологические свойства клеток р. Clostridium n Крупные Гр+ палочки n Ширина 0, 6 -0, 9 мкм n Длина 4 -9 мкм n Образуют эндоспоры n при глубоком анаэробиозе n Все клостридии подвижны, n кроме n C. perfringens n (не имеет n жгутиков)

Локализация спор р. Clostridium n А -- C. tetani ( «барабанные палочки» ) Б -- C. perfringens (различная локализация) B -- C. botulinum ("теннисные ракетки")

Культуральные свойства клеток р. Clostridium Питательные среды: Кровяной анаэробный агар с глюкозой Среда Кита-Тароцци 1 2 3 1. Clostridium perfringens 2. Clostridium sporogenes 3. Контроль (незасеянная среда) Среда Кита – Тароцци. Признаки роста - помутнение и газообразование. Показатели протеолиза - почернение и распад кусочков мяса

Культуральные свойства клеток р. Clostridium 1. Незасеянная среда 2. Clostridium perfringens 3. Clostridium sporogenes 1 2 3 Среда для культивирования сульфитредуцирующих клостридий. Дифференциация происходит на основании способности редуцировать сульфит до сульфида, который с ионами железа образует черный преципитат.

Вопрос 6. Возбудители газовой гангрены n Газовая гангрена развивается при попадании спор Clostridium в некротизирующуюся ткань. n Окислительно-восстановительный потенциал (Eh) такой ткани имеет отрицательный заряд.

Окислительно-восстановительный потенциал (Eh) n Eh некротизирующейся ткани 160 -180 m. V (микровольт) n Eh нормальной ткани +150 m. V n Редукторы кислорода (тиогликолевая кислота, хлористый цистеин, аскорбиновая кислота) снижают Eh до -100 m. V n Краситель-индикатор ризорцин обесцвечивается при Eh -60 m. V

Культивирование анаэробов в микроанаэростатах Контейнер для чашек Петри микроанаэростат

Патогенез газовой гангрены n Развивитие спор Clostridium происходит в n n n некротизирующейся ткани, где: 1. отрицательные значения Eh 2. ферментация углеводов 3. образуются газы, некротизирующий токсин, гиалуронидаза, ДНК-аза, протеиназы 4. расширение зоны некроза → токсинемия →летальный исход 5. Больного может спасти только специфическая антитоксическая сыворотка!!!

Клинические проявления клостридиальной инфекции n 1. некроз ткани n 2. токсинемия n 3. кишечные инфекции n 4. пищевые отравления n 5. некротический энтерит n 6. целлюлит n 7. воспаление оболочек мышечных тканей и сосудов n 8. колонизация сердечной мышцы, клапанов → эндокардит

Вопрос 7. Вид C. perfringens Морфологические свойства клеток n Длина клеток до 8 мкм n Клетки образуют нити до 140 мкм образуют субтерминальные овальные эндоспоры на щелочных средах с белками n Неподвижны!!!!!!!

Культуральные свойства C. perfringens n Опт. Тº 35 -37ºС n р. Н 7, 2 -7, 4 n Через 2 -4 ч в ЖПС бурное газообразование, токсинообразование n Колонии 2 -5 мм с зоной гемолиза

Культуральные свойства клеток C. perfringens R-форма колоний

Биохимические свойства клеток C. perfringens n 1. ферментируют все сахара с образованием кислоты и газа n 2. пептонизируют молоко n 3. слабая протеолитическая активность n (разжижают желатину) n 4. растут на 20% желчи и на 2% Na. Cl, n 5. не растут на 6, 5% Na. Cl

АГ свойства, патогенность и токсинообразование C. perfringens n Образуют множество экзотоксинов: n 1 - главные токсины n 2 - минорные токсины n Токсины обладают АГ- специфичностью

5 серотипов C. perfringens на основании АГспецифичности главных экзотоксинов Главные экзотоксины Серотипы C. perfringens α (альфа) β (бетта) ε (эпсилон) Фосфолип летальны Прототокси аза С й н факто р ι (йота) протото ксин А + – – – В + + + – С + + – – D + – E + – – +

Минорные экзотоксины n γ – Т 1 (гамма) – летальный фактор, n δ – Т 2 (дельта) – летальный фактор и n n n гемолитические свойства, η – Т 3 (эта) – летальный фактор, θ – Т 4 (тэта) – гемолизин, κ – Т 5 (каппа) – коллагеназа, летальный, некротический фактор, действие усиливается в присутствии цистеина, λ – Т 6 (лямбда) – желатиназа, протеиназа, подавляется цистеином, μ - Т 7 (мю) – гиалуронидаза, ν – Т 8 (ню) – дезоксирибонуклеаза (разрушает ДНК)

Диагностика клостридий n Экспресс-диагностика через 2 ч: n 1. световая микроскопия: n мазки красят по Граму и определяют подвижность (в препарате висячая капля). n Обнаружение большого количества Гр(+) крупных бактерий с обрубленными концами с субтерминальными спорами в совокупности с другими клиническими симптомами дает основание предполагать, что инфекция вызвана бактериями клостридиальной этиологии. n 2. ИФА на токсины с сыворотками

Чувствительность клостридий к АМП n Левомицетин n Метронидазол n Клиндамицин n Обязательно проверить на чувствительность к АМП – культивирование проводят в микроанаэростате (37 о. С, 4 часа при 1 атм).

Вопрос 8. Вид C. botulinum n Ботулизм – тяжелая токсикоинфекция, характеризующаяся специфическими параличами n 1896 г. n botulus (лат. ) - колбаса

Клетка C. botulinum (позитивное окрашивание, ТЭМ). Жгутики

Морфологические свойства C. botulinum n n клетки Гр+ с закругленными концами, длина 4 -9 мкм, образуют субтерминальные и терминальные споры – теннисная ракетка Жгутики !!!!

АГ свойства C. botulinum n 8 серотипов (деление основано на различии n n n n свойств токсинов): A – наибольшее значение в США B – наибольшее значение во Франции C 1 C 2 D E – наибольшее значение в Японии F – нет в России G

Среда обитания C. botulinum n Постоянно споры в воде и почве → фрукты, овощи → кишечник человека и животных → с испражнениями в окружающую среду → состояние споры n Нормальная микрофлора ЖКТ животных и рыб n Споры обнаруживают в 9% проб почвы n и 4% проб воды

Культуральные свойства C. botulinum - строгие анаэробы n Оптимальная температура роста: n Для серотипов A, B, C, D - 34 -35ºC n Для серотипов E, F - 26 -30ºC n Токсины частично разрушаются при +80 ºC

Устойчивость спор C. botulinum n Споры серотипов А, В, F- наиболее устойчивы, разрушаются при кипячении 5 -6 час n Хорошо переносят температуру – 16 о. С в течение года, могут прорасти и образовать токсины. n Продукты, обсеменение большим числом спор, после размораживания могут оказаться токсичными.

Биохимические свойства клеток C. botulinum n 1. Ферментация сахаров – непостоянный признак n 2. В диагностике исследуют протеолитические n n свойства: Серотип А, часть В и F – обладает сильным протеолитическим действием, остальные ±. Серотип А – разлагает казеин, Е – не разлагает, остальные ±. Используют специальные среды, содержащие печень и фарш.

Вопрос 9. Основной патогенетический фактор – экзотоксин (ботулотоксин – нейротоксин) n Протоксин гидролизуется эндопротеазами. n Токсин состоит из 2 -х частей: n L - легкой - Zn 2+-зависимая протеаза (50 к. Да) и n Н - тяжелой цепи (100 к. Да). n связаны S-S мостиками. n Н-цепь – якорная, прикрепляется к рецептору клетки. L-цепь – осуществляет специфическое блокирование холинэргической передачи возбуждения в синапсах, разрушая везикулы, содержащие ацетилхолин, при этом нарушается передача нервного импульса.

Механизм действия ботулинического токсина (по D. Kedlaya) Слева-выделение ацетилхолина из нервного окончания в синаптическую щель при помощи комплекса белков (SNAP-25, синтаксин, синаптобревин). Справа - проникновение ботулинического токсина в нервное окончание путем эндоцитоза с образованием токсинсодержащих везикул. В везикулах дисульфидный мостик токсина разрывается, легкая цепь выходит в цитоплазму и расщепляет транспортный белок пресинаптической мембраны SNAP-25, блокируя высвобождение ацетилхолина в синаптическую щель.

Ботулотоксин действует на: n 1. двигательные нейроны спинальных моторных центров и продолговатого мозга, вызывая паралич. n 2. периферические двигательные нервномышечные рецепторы, нарушая передачу возбуждения с нерва на мышцу.

Клинические проявления ботулизма n Клинические проявления различны: n 1. диспепсия n 2. нарушение зрения n 3. нарушение дыхания n при характерных признаках ставят разные диагнозы. n инкуб. период от 12 - 24 час до 10 сут. n летальность 1 -60%, РФ – 9%. n чем короче инкуб. период – тем тяжелее заболевание.

Вопрос 10. Вид C. tetani n Возбудитель раневой анаэробной инфекции - столбняка. n Заболевание характеризуется острым течением, параличом ЦНС – судорогами. В ране токсин. n Столбняк – «дремлющая» инфекция – очень большой инкуб. период. n От травмы до заболевания может пройти от нескольких дней до нескольких месяцев.

Характерная поза больного столбняком (опистотонус)

Места обитания C. tetani n в норме в испражнениях человека и животных → на предметы быта, в раны. n С испражнениями попадает в почву, где образует споры, попадая из почвы в организм, вызывает заболевания. n Характерная черта C. tetani – локализация в области поврежденной ткани (ранение, ожог, травма). n Остальные виды клостридий быстро распространяются по другим тканям.

Заболевания, вызываемые C. tetani n десен, зубов, среднего уха, возможна контаминация через иглы. n пупочная культя n заболевание новорожденных: летальность 40% n летальность обусловлена токсинемией, болеют 2% новорожденных.

Морфология клеток C. tetani n Молодая культура состоит из длинных одиночных, подвижных Гр+ палочек, n в старой культуре Гр-. n Образуют круглые терминальные споры – барабанные палочки.

Морфология клеток C. tetani "Барабанные палочки"

Морфология клеток C. tetani

АГ структура C. tetani n O- АГ и Н- АГ, n по Н-АГ выделяют 10 серотипов. Экзотоксин идентичен для всех серотипов.

Культуральные свойства C. tetani n n n n облигатный строгий анаэроб, опт. То 35 -37 о. С. среда выращивания общая для всего рода. запах жженного рога + газ. в ЖПС – помутнение через 48 -72 час, растет медленнее, чем C. perfringens. в среде на 2 -7 сутки - токсин, потом он разрушается.

Рост C. tetani на ППС n колонии ø 6 мм, n прозрачные серо-желтые, n через 4 -6 сут. S и R формы. n в высоких столбиках – вид чечевицы. гемолиз на кровяном агаре, n не растут в присутствие 20% желчи и n 6, 5% Na. Cl. n споры гибнут при 100 о. С за 1 час.

Биохимические свойства C. tetani n ферментативные (сахаролитические) свойства – не выражены. n образуют протеазы и РНК-азы, разжижают желатин n

C. tetani выделяют экзотоксин n → в ЦНС по лимфо- и кровеносным сосудам n → приводит к гиперрефлексии и спазму скелетных мышц - опистотонус n → столбняк

Токсины C. tetani n тетанолизин – разрушает эритроциты, обладает летальным действием – это кардиотоксин. n тетаноспазмин – причина спазмов. Смерть наступает при полном сознании от асфиксии и поражения жизненно важных центров. Сначала наблюдается тоническое сокращение жевательных и мимических мышц, потом затылка и спины.

Лабораторная диагностика n Материал для исследований: гной, кровь, секционный материал. n Микроскопия, но даже нахождение Гр+ палочек не дает основания для постановки диагноза, без определения токсина. n Обязательно! Определение токсина в клиническом материале и культуре. n Диагноз только после проверки сыворотки на мышах.

Профилактика и лечение n профилактика при ранении: n вводят Ig, если не привита вакцина АКДС или вводят анатоксин n донорский противостолбнячный Ig вводят 1 раз